DE10216622B3

DE10216622B3 - Einstückig ausgebildetes Steuermodul für einen Kraftstoffinjektor

Info

Publication number: DE10216622B3
Application number: DE2002116622
Authority: DE
Inventors: Jürgen Dick; Willibald Dr. Schürz; Heinz Lixl; Martin Simmet
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Continental Automotive GmbH
Priority date: 2002-04-15
Filing date: 2002-04-15
Publication date: 2004-01-08
Anticipated expiration: 2022-04-16

Abstract

Bekannt ist ein einstückig ausgebildetes Steuermodul (3) für einen Kraftstoffinjektor, das einen Ventilsitz, eine Düsennadelführung und Flächen zur Hochdruckabdichtung beinhaltet und eine Zulaufdrossel (33) sowie eine Ablaufdrossel (39) aufnimmt. Um ein gegenüber dem Stand der Technik verbessertes sowie fertigungstechnisch günstiges Steuermodul (3) bereitzustellen, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Zulaufdrossel (33) und die Ablaufdrossel (39) in einem separaten Drosseleinsatz (31) ausgebildet sind, der in einer Einbaubohrung (35) des Steuermoduls (3) aufgenommen ist und über Bohrungen im Steuermodul (3) mit einem Steuerraum (19) bzw. Nadelführungsraum (49) sowie direkt oder indirekt mit einer Hochdruckbohrung (5 bzw. 47) verbunden ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein einstückig ausgebildetes Steuermodul für einen Kraftstoffinjektor, das einem Ventilsitz, eine Düsennadelführung und Flächen zur Hochdruckabdichtung beinhaltet und eine Zulaufdrossel sowie eine Ablaufdrossel aufnimmt .
Bei einem Common Rail Injektor sind zwei bis drei Drosselbohrungen sowie mindestens ein Kugelventil für das kontrollierte Öffnen und Schließen der Düsennadel erforderlich. Die Drosselbohrungen sowie der Kugelventilsitz des Kugelventils sind gemäß dem Stand der Technik in einem Bauteil integriert, das als Steuermodul bezeichnet wird. Darüber hinaus beinhaltet das Steuermodul auch die Düsennadelführung sowie Flächen zur Hochdruckabdichtung. Nachteilig bei der Realisierung dieser zahlreichen Funktionen mit sehr engen Fertigungstoleranzen in einem Bauteil ist, dass die Gefahr von Fertigungsfehlern sowie die damit einhergehenden Ausschusskosten sehr hoch sind.

Die DE 198 32 826 A1 offenbart ein Steuermodul mit einer in einem separaten Drosseleinsatz ausgebildeten Ablaufdrossel, was eine verbesserte Präzision beim Bohren der Drossel ermöglicht. Entsprechendes ist auch in der DE 100 25 497 A1 offenbart, nämlich eine Ablauf- oder Zulauf- bzw. Einlaufdrossel in einem separaten Drosseleinsatz auszubilden. Da die Zulauf- und die Ablaufdrossel in zwei getrennte Bauteile eingebracht werden, können diese wesentlich einfacher und unabhängig voneinander mit der erforderlichen Genauigkeit hergestellt und der Fertigungsausschluss verringert werden.

Separate Drosseleinsätze sind zudem auch aus der EP 0 483 770 A1 bekannt, wobei aber Zulauf- und Ablaufdrossel stets für sich an dem aus dem zuvor abgehandelten Stand der Technik bekannten Ort im Steuermodul bleiben.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Steuermodul bereitzustellen, bei dem diese Nachteile überwunden sind.

Erfindungsgemäß ist dies bei einem einstückig ausgebildeten Steuermodul mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 erreicht. Das erfindungsgemäße, einstückig ausgebildete Steuermodul für einen Kraftstoffinjektor, das einen Ventilsitz, eine Düsennadelführung und Flächen zur Hochdruckabdichtung beinhaltet und eine Zulaufdrossel sowie eine Ablaufdrossel aufnimmt, zeichnet sich dadurch aus, dass die Zulaufdrossel und die Ablaufdrossel in einem separaten Drosseleinsatz ausgebildet sind, der in einer Einbaubohrung des Steuermoduls aufgenommen ist und über Bohrungen im Steuermodul mit einem Steuerraum bzw. Nadelführungsraum sowie direkt oder indirekt mit einer Hochdruckbohrung verbunden ist.

Beispielsweise werden dabei alle oder nur bestimmte Drosselbohrungen bzw. Drosseln vom Steuermodul in ein oder mehrere separate Bauteile – dem Drosseleinsatz – ausgelagert. Infolgedessen ist nur noch ein vereinfachtes Steuermodul erforderlich. Die Anzahl der im Drosseleinsatz vorhandenen Drosselbohrungen kann je nach Ausführung variieren. Der fertige Drosseleinsatz wird später im vereinfachten Steuermodul eingefügt. Dies kann durch Schweißen, Einpressen, Einsschrumpfen oder Verspannen erfolgen. Durch die Verteilung der Funktionen auf zumindest zwei separate Bauteile, nämlich dem Steuermodul und dem Drosseleinsatz, bzw. durch die Auslagerung von fertigungstechnisch schwierigen und damit kostenintensiven Bearbeitungsschritten von einem komplexen Bauteil in ein separates Bauteil ergeben sich Kostenvorteile in der Fertigung. Darüber hinaus sind im Fall von Fertigungsfehlern die anfallenden Ausschusskosten im Vergleich zum Stand der Technik reduziert.

Vorteilhafter Weise weist der Drosseleinsatz neben zumindest einer Drossel auch den Ventilsitz auf. Damit ist eine Kostenverringerung bei der Fertigung ermöglicht.

Um die Ausschusskosten gering zu halten, kann vorgesehen sein, dass der Drosseleinsatz zweiteilig ausgebildet ist.

Erfindungsgemäß bevorzugt kann weiter vorgesehen sein, dass der Drosseleinsatz durch Einschrumpfen mit anschließender leichter Presspassung in das Steuermodul eingebaut ist. Dadurch ist sichergestellt, dass der Einfluss des Drosseleinsatz-Einbaus auf das Durchflussverhalten der Drossel gering gehalten ist.

Nachfolgend sind zwei Steuermodule gemäß dem Stand der Technik sowie drei Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Steuermoduls beschrieben; es zeigen:

1 vereinfacht in einer Schnittdarstellung einen Kraftstoffinjektor mit Steuermodul gemäß dem Stand der Technik,
2 vereinfacht in einer Schnittdarstellung in vergrößertem Maßstab das erfindungsgemäße Steuermodul mit dem Drosseleinsatz gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel,
3a–c das erfindungsgemäße Steuermodul mit dem Drosseleinsatz gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel,
4 das erfindungsgemäße Steuermodul mit dem Drosseleinsatz gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel, sowie
5 ein weiteres Steuermodul mit Drosseleinsatz.

Gemäß 1 umfasst ein Kraftstoffinjektor nach dem Stand der Technik einen Düsenkörper 1 und ein damit verbundenes Steuermodul 3. Das Steuermodul 3 weist eine Hochdruckbohrung 5, einen Ventilraum 7, verschiedene Drosseln wie eine Bypassdrossel 9 und eine Ablaufdrossel 11, eine Hochdruckdichtfläche 13 sowie eine Düsennadelführung 15 auf. Die Drosseln 9, 11 sind mit einem zwischen einem oberen Endabschnitt einer eingebauten Düsennadel 17 und dem Steuermodul 3 gebildeten Steuerraum 19 sowie einer diesem zugeordneten Zulaufdrossel 21 in an sich bekannter Weise miteinander verbunden.
In 2 ist ein erstes Ausführungsbeispiel eines vereinfachten Steuermoduls 3 mit einem separaten Drosseleinsatz 31 mit einer integrierte Zulaufdrossel 33 gezeigt. Der Drosseleinsatz 31 ist in einer Querbohrung 35 des Steuermoduls 3 verspannt, die durch ein Verschlussteil 37 verschlossen ist. Dabei ist der Einbau durch Einschrumpfen mit anschließender leichter Presspassung und zusätzlichem Verspannen realisiert. Zwei Ablaufdrosseln 39 sind hingegen in dem Steuermodul 3 selbst ausgebildet. Der bolzenförmige Drosseleinsatz 31 weist umfangsseitig einen flachen und breiten Nutring 41 auf, der mit den beiden Ablaufdrosseln 39 verbunden ist. Dadurch sind auch die beiden Ablaufdrosseln miteinander verbunden. Durch Radialbohrungen 43 im Drosseleinsatz 31 sind die beiden Ablaufdrosseln 39 weiterhin über den Nutring 41 mit einem durch eine Zentralbohrung gebildeten Verbindungsraum 45 des Drosseleinsatzes verbunden. Die Kraftstoffzufuhr von einer Hochdruckbohrung 47 in einen Nadelf2ührungsraum 49 des Steuermoduls 3 erfolgt nun über die Zulaufdrossel 33 in den Verbindungsraum 45 und die Radialbohrungen 43 in den Nutring 41, die alle im Drosseleinsatz ausgebildet sind, und die im Steuermodul 3 ausgebildete Ablaufdrossel 39. Die Vorteile des Steuermoduls 3 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel nach 2 im Vergleich zu nachfolgend beschriebenen Ausführungsbeispielen sind die unkritische Ausrichtung bzgl. der Drehposition des Drosseleinsatzes bei der Montage im Steuermodul 3 wegen der großflächigen Ausbildung des Nutringes 41, die Einteiligkeit des Drosseleinsatzes 31 mit dem damit verbundenen geringen Montageaufwand, sowie den geringen erforderlichen Presskräften bei der Montage, wodurch der nachteilige Einfluss auf den Drosseldurchmesser und damit auf das Durchflussverhalten der Drossel verringert ist. Insbesondere ist auch ein Verschweißen des Drosseleinsatzes 31 im Steuermodul 3 überflüssig, wodurch die Gefahr des Verzuges von in den Drosseleinsatz integrierten Elementen vermieden ist.
In den 3a–c ist ein zweites Ausführungsbeispiel eines vereinfachten Steuermoduls 3 abschnittsweise gezeigt. Dabei sind aus Vereinfachungsgründen die Bezugszeichen des ersten Ausführungsbeispieles übernommen. In Abweichung vom ersten Ausführungsbeispiel ist der in die Querbohrung 35 des Steuermoduls 3 verspannt eingebaute Drosseleinsatz 31 zweiteilig ausgebildet (3a). Ein erster Teil 22 des Drosseleinsatzes 31 übernimmt die Funktion der Zulaufdrossel 33, während ein zweiter Teil 23 des Drosseleinsatzes 31 die Funktionen der beiden Ablaufdrosseln 39 übernimmt. Der zweite Teil ist in den 3b und c in vergrößertem Maßstab dargestellt. Die Ablaufdrosseln 39 werden dabei durch einen Bund 24 gebildet, der dem Bohrungsdurchmesser der Querbohrung 35 im Steuermodul 3 entspricht, jedoch am Umfang zusätzlich eine oder mehrere definierte angefräste Planflächen 25 besitzt. Der dadurch jeweils entstehende Spalt zwischen dem Bund 24 und der Innenwand der Querbohrung 35 wirkt als Drossel zwischen den Räumen beiderseits des Bundes in Axialrichtung des Drosseleinsatzes. Dabei entspricht die Funktion des Ringraumes links vom Bund 24 der des Nutringes 41 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel. Durch die Anzahl und die Größe der Planflächen 25 kann der Drosselfaktor beeinflusst werden. Die Verbindung von der Zulaufdrossel 33 zum Verbindungsraum 45 ist mit Hilfe einer zentralen Bohrung und Radialbohrungen 43 realisiert, welche wiederum mit dem Raum rechts des Bundes 24 in Verbindung stehen. Günstig am zweiten Ausführungsbeispiel ist insbesondere auch die unkritische Ausrichtung bzgl. der Drehposition des Drosseleinsatzes bei der Montage im Steuermodul 3 wegen dem Ringraum und den im Bund ausgebildeten Ablaufdrosseln 39.
In 4 ist ein drittes Ausführungsbeispiel eines vereinfachten Steuermoduls 3 mit Drosseleinsatz abschnittsweise gezeigt. Dabei sind aus Vereinfachungsgründen die Bezugszeichen des ersten Ausführungsbeispieles übernommen. Der in dem Steuermodul 3 entsprechend verspannte Drosseleinsatz 31 weist in Abweichung vom ersten Ausführungsbeispiel sowohl die Zulaufdrossel 33 als auch die beiden Ablaufdrosseln 39 auf. Um die exakte Ausrichtung bzgl. der Drehposition des Drosseleinsatzes – bzw. die Position der Ablaufdrossel-Bohrungen zu den korrespondierenden Bohrungen im Steuermodul 3 – bei der Montage im Steuermodul sicherzustellen, können am Drosseleinsatz 31 und in der Querbohrung 35 entsprechende korrespondierende Führungselemente vorgesehen sein (nicht gezeigt).
Der Drosseleinsatz nach 5 enthält eine Zulaufdrossel 33 und eine Ablaufdrossel 39 zur Steuerung der nicht dargestellten Düsennadel. Bedingt durch die vertikale Anordnung des Drosseleinsatzes 31 ist im Unterschied zu den anderen Ausführungsformen zusätzlich ein Kugelventilkegel 51 im Drosseleinsatz integriert.

Claims

Einstückig ausgebildetes Steuermodul (3) für einen Kraftstoffinjektor, das einen Ventilsitz, eine Düsennadelführung und Flächen zur Hochdruckabdichtung beinhaltet und eine Zulaufdrossel (33) sowie eine Ablaufdrossel (39) aufnimmt, dadurch gekennzeichnet, dass die Zulaufdrossel (33) und die Ablaufdrossel (39) in einem separaten Drosseleinsatz (31) ausgebildet sind, der in einer Einbaubohrung (35) des Steuermoduls (3) aufgenommen ist und über Bohrungen im Steuermodul (3) mit einem Nadelführungsraum (49) sowie direkt oder indirekt mit einer Hochdruckbohrung (47) verbunden ist.
Steuermodul (3) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Drosseleinsatz (31) zweiteilig ausgebildet ist.
Steuermodul (3) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass in dem ersten Teil (22) die Zulaufdrossel (33) und in dem zweiten Teil (23) die Ablaufdrossel (39) ausgebildet ist.
Steuermodul (3) nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Drosseleinsatz (31) eine Zentralbohrung (45) aufweist, die über zumindest eine Radialbohrung (43) mit einem außenseitig vorgesehenen Ringraum (41) verbunden ist, der mit Bohrungen des Steuermoduls (3) verbunden ist.
Steuermodul (3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Drosseleinsatz (31) umfangsseitig einen Bund (24) mit zumindest einer Planfläche (25) aufweist, durch welche die Ablaufdrossel (39) gebildet ist.
Steuermodul (3) nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Drosseleinsatz (31) eine Zentralbohrung (45) aufweist, die mit zumindest einer Radialbohrung (43) verbunden ist, die als die Ablaufdrossel (39) ausgebildet ist.
Steuermodul (3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Drosseleinsatz (31) durch Einschrumpfen mit anschließender leichter Presspassung in das Steuermodul (3) eingebaut ist.